上海磁悬浮列车（德国EMS技术） EMS技术 上海磁悬浮列车（德国EMS技术）
上海磁悬浮列车（德国EMS技术） EMS技术 上海磁悬浮列车（德国EMS技术）
上海磁悬浮列车（德国EMS技术） EMS技术 上海磁悬浮列车（德国EMS技术）
德国TR磁浮系统与轮轨的对比 德国TR磁浮系统与轮轨的对比
德国常导磁吸型(EMS) 德国常导磁吸型(EMS)磁悬浮列车 (EMS)磁悬浮列车
德国TR系统悬浮导向原理 德国TR系统悬浮导向原理
德国TR系统 德国TR系统的驱动原理 系统的驱动原理
线性电机定子包布线中的交流电会产生移动磁场 移动磁场， 移动磁场 推动列车无接触向前行。 通过改变电流强度，列车的前行速度会作无极调 整。当列车制动时，电动机则变成发电机。
日本超导磁悬浮MLX系统 系统 日本超导磁悬浮
• 采用电动悬浮EDS原理 • 采用长定子直线同步电机牵引 • 列车与轨道之间的平均悬浮间隙保 持在100mm
日本磁悬浮列车
MLXMLX-01磁悬浮高速列车
日本磁悬浮列车
磁悬浮列车导轨装置
日本MLX系统 日本MLX系统的悬浮原理 系统的
• 日本超导磁悬浮MLX系统在导轨侧壁安装有悬浮及导向绕 组。 • 当车辆高速通过时，车辆上的超导磁场会在导轨侧壁的 悬浮绕组中产生感应电流和感应磁场，控制每组悬浮绕 组上侧的磁场极性与车辆超导磁场的极性相反从而产生 引力、下侧极性与超导磁场极性相同产生斥力，使得车 辆悬浮起来。 • 悬浮高度为100mm。
直线电机城市轨道车辆基本原理
• 利用车轮起支承导向作用，这与传统轮轨系统 相似。 • 但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线异 步电机（LIM）驱动，定子（初级线圈）设置 在车辆上，转子（次级线圈）设置在感应轨上， 工作原理与日本HSST系统基本相同。 • 车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一 般保持在10mm左右。
德国常导磁悬浮TR系统 德国常导磁悬浮 系统
• 德国常导磁悬浮TR系统的悬浮和导向 采用电磁悬浮EMS原理 • 采用长定子直线同步电机牵引 • 列车与轨道之间的平均悬浮间隙保持 在10mm • 上海磁浮示范线采用该技术
德国常导磁悬浮TR系统 德国常导磁悬浮 系统
德国TR08 德国
上海磁悬浮列车（德国EMS技术） EMS技术 上海磁悬浮列车（德国EMS技术）
直线电机驱动轮轨车辆在中国的运用 • 广州地铁4—7号线。其中4号线已经 开通； • 车体由南车四方股份提供；转向架 由庞巴迪(Bombardier)提供。
广州地铁4 广州地铁4号线
直线电机驱动轨道交通系统的优点
• 技术先进： 牵引力不受粘着限制； 坡道、曲线限制可以放宽； 起动加速性能好； 转向架上可以不安装旋转电机和 齿轮箱，空间大，易于采用径向转向架 等技术；
转子磁场与定子磁场不同步运行，故也称为直线 异步电机，中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交 通一般使用该种电机。
分类2 分类2：按驱动方式分
列车的运行工况（ 牵引、 惰行、 制动） 列车的运行工况 （ 牵引 、 惰行 、 制动 ） 及运行速度完全由定子绕组中的移动磁场 控制。 控制。 按照直线电机的初级线圈（ 定子线圈） 按照直线电机的初级线圈 （ 定子线圈 ） 的安设位置不同， 的安设位置不同 ， 直线电机牵引的铁路可 以划分为导轨驱动 车辆驱动两种类型 导轨驱动和 两种类型。 以划分为导轨驱动和车辆驱动两种类型。
日本HSST 日本HSST 磁浮车
直线电机城市轨道车辆
直线电机城市轨道车辆基本原理
感应板要安置在轨道道床上，其与钢轨、道床以及三轨的尺寸链 感应板要安置在轨道道床上，其与钢轨、 关系至为重要。 关系至为重要。
当电流通过定子电磁铁线圈时，会产生向前方向的磁场，通过与轨道反应板 当电流通过定子电磁铁线圈时，会产生向前方向的磁场， 的相互作用产生牵引力。列车靠车轮支撑在轨道上，由于反应板固定在轨道上， 的相互作用产生牵引力。列车靠车轮支撑在轨道上，由于反应板固定在轨道上， 反作用力推动定子，带动转向架和列车向前运行。 反作用力推动定子，带动转向架和列车向前运行。
跨 座 式
悬 挂 式
中国单轨交通系统
• 我国第一条跨座单轨交通线：重庆轻轨 一期，较（场口）新（山村），首期开 通较场口——动物园； • 该线车辆由日本日立和北车集团长客股 份公司提供；
重庆单轨交通系统
西南交通大学机械工程学院
单轨交通的优点
• • • • • • • 行驶速度快，运量大； 爬坡能力和曲线通过能力好； 建设周期短，造价低； 占地面积小，空间利用率高； 安全舒适； 环境污染小； 对居民区干扰少；
城市轨道交通车辆新技术综述
为适应城市轨道交通运输特点，近年来，城 市轨道交通车辆主要采用了以下新技术： 单轨交通技术； 磁浮轨道交通； 直线电机车辆； 转向架新技术——独立旋转车轮、内侧轴箱 悬挂、橡胶轮车辆、单轴转向架等； 车体新技术——新材料车体、碰撞吸能车体 等；
独轨交通技术
• 独轨交通（Monorail Transit）是 一种轨道为一条带形梁体，车辆 跨座于其上或悬挂于其下行驶的 交通系统。可分为跨座式单轨 跨座式单轨和 跨座式单轨 悬挂式单轨两种。 悬挂式单轨
跨座式单轨车辆转向架
导向轮
稳定轮
跨座式单轨车辆转向架
• 走行轮，导向轮，稳定轮均为橡胶轮胎。 走行轮系无内胎钢丝橡胶轮胎，内充氮 气，每台转向架有 4 个走行轮胎；导向 轮、稳定轮内充压缩空气。 • 走行轮泄气时由安装在转向架两端梁上 的实心轮胎作为辅助车轮。水平车轮中， 有位于上方的 4 个导向轮和位于下方的 2 个稳定轮，都是带有尼龙丝的橡胶轮 胎。
日本MLX系统 日本MLX系统的导向原理 系统的
如果车辆在平面上远离了导轨的中心位 置，系统会自动在导轨每侧的悬浮绕组 中产生磁场，并且使得偏离侧的地面磁 场与车体的超导磁场产生吸引力，靠近 侧的地面磁场与车体磁场产生排斥力， 从而保持车体不偏离导轨的中心位置。
日本MLX系统 日本MLX系统的导向原理 系统的
跨座式单轨车辆转向架
跨座式单轨车辆转向架
• 转向架构架由侧梁、横梁、端梁及导向、 稳定车轮的支承架构成，构架内部作空 气弹簧辅助空气室。走行轮轴和水平轮 轴均为单悬臂式。 • 采用二级减速直角齿轮传动方式，电机 到齿轮箱的联轴节为弹性连轴节，齿轮 采用飞溅润滑方式。 • 基础制动机构采用盘形制动
单轨交通的缺点
• • • • 事故救援困难； 事故救援困难； 橡胶车轮大阻力引起大能耗； 橡胶车轮大阻力引起大能耗； 需要严格防止部件松脱； 需要严格防止部件松脱； 道岔系统复杂。 道岔系统复杂。
重庆单轨交通系统
西南交通大学机械工程学院
跨座式单轨车辆转向架
• 跨座式单轨车辆转向架为无摇枕特殊结构 的跨座式两轴转向架，每辆车有两台，动 力转向架的每根轴由一台交流牵引电动机 驱动。转向架采用中心牵引装置；构架是 钢板焊接结构，具有足够的强度和刚度。 转向架与车体之间的悬挂装置为空气弹簧， 并装有横向减振器有良好的动力性能，轴 重小于 11 t。
直线电机
分类1 分类1：按直线电机磁场是否同步分
• 直线同步电机LSM(Linear Synchronous Motor)
导轨上的转子磁场与车辆上的定子磁场同步运行， 控制定子磁场的移动速度就可以准确控制列车的 运行速度 ，德国的运捷TR和日本的MLX系统均使 用这种直线同步电机。
• 直线感应电机LIM(Linear Induction Motor)
感应板
感应板安装在走行轨之间。 感应板安装在走行轨之间。 加拿大在道床或轨枕上预埋螺栓，感应板固定在螺栓上， 加拿大在道床或轨枕上预埋螺栓，感应板固定在螺栓上， 在道床或轨枕上预埋螺栓 铺装方便，易调整，端头可悬空。 铺装方便，易调整，端头可悬空。 日本在轨枕上预埋螺栓，采用扣压件扣压感应板； 日本在轨枕上预埋螺栓，采用扣压件扣压感应板； 优点是 稳定性较好； 缺点是感应板的调整量很小，对轨道的要求过高， 稳定性较好； 缺点是感应板的调整量很小，对轨道的要求过高， 感应板端头不能悬空。 感应板端头不能悬空。
直线电机驱动轨道交通系统的缺点
• 效率不及旋转电机：由于直线电机气隙 比旋转电机大，故其传动效率一般为70% 左右，而旋转电机本身与驱动系统的总 效率在90%左右； • 需要复杂的调整机构：由于存在轮轨磨 耗等因素，为保证气隙，直线电机驱动 车辆转向架需要设置复杂的调整机构；
磁浮轨道交通系统
• 磁浮列车利用常导磁铁或超导磁体产生的 吸力或斥力使车辆浮起，用以上复合技术 产生导向力，用直线电机产生牵引动力的 交通工具，可分为： ——常导磁悬浮车，如德国TR01、TR02、 MBB和日本HSST； ——超导磁悬浮车，如日本MLX；
西南交通大学的研究样车
国防科技大学的研究样车
直线电机驱动轨道交通系统的优点
• 安全可靠： 安全可靠： 依靠轮轨导向保证安全； 依靠轮轨导向保证安全； 经济合理： 经济合理： • 隧道土建规模小 • 轨道结构简单 • 道岔结构简单、号码小 道岔结构简单、 • 车站规模小 • 车辆段规模小 • 养护维修、运营费用低 养护维修、 • 利用直线电机驱动可降低地板面高，减小限界尺寸 利用直线电机驱动可降低地板面高， • 不采用旋转电机，轮对尺寸减小，可以使转向架设计 不采用旋转电机，轮对尺寸减小， 更紧凑； 更紧凑； 绿色环保：低噪音、低磨耗、 绿色环保：低噪音、低磨耗、小振动
车辆中央 超导磁铁 悬浮导向线圈

S
S
N
超导磁铁 N N N 排斥力
悬浮导向线圈
S S
复原力
S
N
吸引力
S
车 辆 向 右 偏 移
日本MLX系统 日本MLX系统的驱动原理 系统的驱动原理
N S N S N S N
导轨
车体
供电系统
中国对磁浮轨道交通的研究